الرئيسيةعريقبحث

مهمة إعادة توجيه الكويكب

☰ جدول المحتويات

كانت مهمة إعادة توجيه الكويكب (إي آر إم)، المعروفة أيضاً بمهمة استرداد الكويكب واستخدامه (إي آر يو) وأيضاً بمبادرة الكويكب عبارة عن اقتراح من ناسا عام 2013. ستلتقي مركبة المهمة الروبوتية لإحضار الكويكب (إي آر آر إم) مع كويكب كبير بجانب الأرض، وستُستخدم أذرعة آلية مع قوابض مرتكزة من لإحضار صخرة بطول أربعة أمتار من الكويكب.

ستصف المركبة الفضائية الكويكب وتبين تقنية دفاع كوكبية واحدة على الأقل قبل نقل الصخرة إلى مدار قمري ثابت، حيث يمكن تحليلها عن طريق مسابر روبوتية، وعن طريق بعثة مستقبلية مع طاقم على متنها، «المهمة المأهولة لإعادة توجيه الكويكب» (إيه آر سي إم).[1] إن مُوِّلت المهمة، فسيكون الإطلاق في ديسمبر عام 2021.[2] مع أهداف إضافية باختبار عدد من الإمكانيات التي يحتاجها البشر من أجل البعثات المستقبلية في الفضاء السحيق، بما في ذلك المحركات الأيونية المتطورة.[3]

تطلبت ميزانية ناسا لعام 2018 إلغاء المهمة، أُعطيت المهمة إشعاراً بإلغاء التمويل في أبريل 2017،[4] وأعلنت ناسا عن إنهاء المهمة في 13 يونيو عام 2017. ستستمر التقنيات الجديدة التي تُطوَّر من أجل المهمة، وخاصةً نظام دفع المحركات الأيونية الذي سيُنقل على متن مركبة المهمة.[5]

الأهداف

تهدف مهمة إعادة توجيه الكويكب بشكل رئيس إلى تطوير إمكانيات استكشاف الفضاء الخارجي السحيق التي نحتاجها من أجل التحضير للمهمات المأهولة إلى المريخ[6][6] ووجهات أخرى في النظام الشمسي لمسارات ناسا المرنة في رحلتها إلى المريخ.[7][8][9]

بادرة المريخ

يمكن أن تقلل مهمات السحب الفضائية التي تساعد في فصل الطاقم عن الإمدادات غير المحددة بوقت معين إلى المريخ التكاليف بنسبة 60%، (إذا استُخدم الدفع الكهربائي الشمسي المتطور «المحركات الأيونية»). ويمكن أن تقلل المخاطر الإجمالية للمهمة أيضا عن طريق تمكين فحص الأنظمة الحساسة على سطح السفينة الفضائية قبل مغادرة الطاقم.[10][11]

لن تُطبّق تقنيات الدفع الكهربائي الشمسي وتصاميمه فقط في المهمات المستقبلية، بل ستوضع أيضاً مركبة إي آر يو في مدار ثابت ليعاد استخدامها. حدد المشروع أيضاً أياً من الإمكانيات المتعددة للتزود بالوقود سيستخدم. ستتوضع حمولة الكويكب على أحد طرفي المركبة الفضائية، لاحتمالية استبدالها وإزالتها خلال الصيانة المستقبلية، أو استعمالها بصفتها مركبة فضائية قابلة للفصل، تاركة جرارا فضائيا مؤهلا في الفضاء القريب.[12][13][14]

عمليات الفضاء السحيق المستمرة والمتوسعة

ستبرهن المهمات الآلية المأهولة القدرات لتجاوز مدار الأرض، مع احتمالية العودة خلال أيام. يشكل المدار القمري البعيد الذي يشمل نقاط لاغرانج للأرض والقمر بشكل أساسي عقدة للهروب من نظام الأرض. وسيكون أفضل إن أُحضرت وحدة التعزيز الاستكشافي للإقامات البشرية الطويلة، أو بالإمكان عن طريق وحدة إس إي بّي في مركبة إيه آر آر إم. يمكن للمهمات المأهولة خلال رحلة عودتها من المريخ أن تحضر أطنانا من الكتل عن طريق التقاطها في المدار القمري البعيد ونقلها إلى مركبة أوريون للعودة إلى الأرض مرة أخرى.[15]

الأهداف الإضافية

الهدف الثانوي هو تطوير التكنولوجيا المطلوبة لإحضار كويكب صغير بالقرب من الأرض إلى مدار قمري «يمكن اعتبار الكويكب مكافأة». يُمكن أن يُحلل بواسطة طاقم إوريون إي إم 5 أو مهمة إي إم 6 في مهمة إيه آر سي إم عام 2026.

تتضمن الأهداف الإضافية للمهمة إظهار قدرة تقنيات الدفاع الكوكبي على حماية الأرض في المستقبل، مثل استخدام المركبة الفضائية الروبوتية لحرف الكويكبات التي من الممكن أن تشكل خطراً على الأرض. يُعَد حرف الكويكب انتزاعا للكويكب ونقله مباشرةً، وأيضاً استخدام تقنيات جرار الجاذبية بعد الحصول على صخرة من سطحه لزيادة الكتلة «جرار الجاذبية المحسن».[16][17]

ستختبر المهمة أيضاً أداء الدفع الكهربائي الشمسي المتطور «المحركات الأيونية»، وتقنية الليزر ذات النطاق الواسع في الفضاء. ستساعد هذه التقنيات الجديدة في إرسال كميات كبيرة من البضائع والمستوطنين والمواد الدافعة إلى المريخ قبل المهمة المأهولة إلى المريخ، أو/و قمر المريخ فوبوس.

نظرة عامة على المركبة

ستهبط المركبة على كويكب ضخم وستمسك المقابض في نهاية الأذرعة الروبوتية صخرة من سطح كويكب كبير. ستحفر المقابض في الصخرة لتمسك بها بشكل جيد. ستُسخدم الحفرة في الإمساك النهائي بالصخرة في آلية الالتقاط. بمجرد أن يؤمَّن على الصخرة، ستنسحب الساقين وتوفر صعوداً أولياً دون الحاجة لاستخدام محركات الدفع.[18]

قوة الدفع

ستُدفع المركبة الفضائية بواسطة الدفع الكهربائي الشمسي المتطور. ستُوفر الكهرباء عن طريق الألواح الشمسية ذات كفاءة عالية من طراز ألترا فليكس (50  كيلو واط).

يستخدم المحرك الأيوني المتطور 10% من وقود الدفع الذي تحتاجه الصواريخ الكيميائية المكافئة، يمكنه أن يعطي ثلاثة أضعاف قوة التصاميم السابقة، وبزيادة الكفاءة بنسبة 50%. ستستخدم تأثير هال، الذي يوفّر تسارعاً منخفضاً لكنه يستطيع الاشتعال بشكل مستمر لعدة سنوات دافعاً كتلةً كبيرة بسرعة عالية. تحتجز محركات الدفع التي تعمل بتأثير هال الإلكترونات ضمن مجال مغناطيسي، وتستخدمها في تأيين غاز الكزينون المستخدم باعتباره مادة للدفع على متن المركبة. يولد المجال المغناطيسي مجالاً كهربائياً، ما يسرع الأيونات المشحونة مشكلاً عموداً من البلازما يدفع المركبة الفضائية إلى الأمام. يوفر مفهوم المركبة الفضائية كتلة جافة حوالي 5.5 طن، ويمكنها تخزين 13 طن من الكزينون المستخدم وقوداً للدفع.[19][20]

تبلغ طاقة كل من محركات الدفع من 30 حتى 50 كيلو واط، ويمكن الجمع بين عدة محركات لزيادة طاقة المركبة الفضائية إس إي بّي. حالياً يُبحث ويُطوّر محرك يمكن أن تصل قوته إلى 300 كيلو واط أو أكثر بواسطة شركة نورثروب غرومان بالاشتراك مع مختبرات سانديا الوطنية وجامعة ميشيغان. يدير المشروع مركز أبحاث ناسا غلين.

بالنسبة للوجهة، يمكن تشكيل نظام إس إي بّي، لتوفير الطاقة للحفاظ على الأنظمة أو منع غليان الوقود قبل وصول الطاقم.

لكن نظام الدفع الكهربائي الشمسي المؤهل للتحليق الموجود حالياً في مستويات من 1 إلى 5 كيلو واط. ستطلب مهمة شحن إلى المريخ حوالي 100 كيلو واط، ومن 150  إلى 300 كيلو واط للرحلات المأهولة. [32]

الجدول الزمني المقترح

كانت الخطة في الأصل في 2017، ثم 2020، ثم أُجّلت لديسمبر 2021. أُعطيت المهمة إشعاراً بإلغاء التمويل في أبريل 2017. ستكون مركبة الإطلاق إما دلتا آي في هيفي، أو إس إل إس، أو هيفي فالكون. ستصل الصخرة إلى المدار القمري في أواخر عام 2025.[19]

الكويكب الهدف

يوجد حتى 27  أكتوبر عام 2017 16950  من الكويكبات المعروفة بالقرب من الأرض، وقد اكتشفتها فرق بحث مختلفة وصنفتها على أنها أجسام من المحتمل أن تكون خطيرة. لم تكن ناسا قد حددت هدفا لبعثة إيه آر إم حتى بدايات العام 2017. لكنها استخدمت كويكباً قريبا من الأرض لأغراض المحاكاة والتخطيط يُدعى (341843) 2008 إي في 5  ذي قطر يبلغ حوالي 400  متر (1300 قدم)؛ لالتقاط صخرة منه يبلغ قطرها فقط 4 أمتار (13 قدم). الكويكبات الأساسية الأخرى المرشحة هي إيتوكاوا، بينو، ورايوجو.[33]

يبلغ قطر الصخرة الكربونية التي التقطتها المهمة ستة أمتار و 20 طن بأقصى حد، وهي صغيرة جداً لتسبب الأذى للأرض لأنها ستحترق في الغلاف الجوي. سيضمن إعادة توجيه كتلة الكويكب إلى مدار بعيد حول القمر عدم اصطدامه بالأرض وأيضاً بقاءه في مدار مستقر من أجل الدراسات المستقبلية.

المراجع

  1. Wall, Mike (April 10, 2013). "Inside NASA's Plan to Catch an Asteroid (Bruce Willis Not Required)". Space.com. TechMediaNetwork. مؤرشف من الأصل في 1 أغسطس 201910 أبريل 2013.
  2. Foust, Jeff (March 3, 2016). "NASA slips schedule of Asteroid Redirect Mission". SpaceNewsMarch 6, 2016.
  3. Agle, DC (April 10, 2013). "NASA Associate Administrator on Asteroid Initiative" (Press release). Washington, DC: مختبر الدفع النفاث. مؤرشف من الأصل في 03 يوليو 201929 مارس 2015.
  4. Harwood, William (March 16, 2017). "Trump budget blueprint focuses on deep space exploration, commercial partnerships". Spaceflight Now. مؤرشف من الأصل في 30 أغسطس 201817 مارس 2017.
  5. Jeff Foust (June 14, 2017). "NASA closing out Asteroid Redirect Mission". Space NewsSeptember 9, 2017.
  6. Cassady, J.; Maliga, K.; Overton, S.; Martin, T.; Sanders, S.; Joyner, C.; Kokam, T.; Tantardini, M. (2015). "Next Steps in the Evolvable Path to Mars". Proceedings of the IAC.
  7. Troutman, P. (July 30, 2014). The Evolvable Mars Campaign: the Moons of Mars as a Destination.
  8. Gates, M.; Manzanek, D. (June 28, 2016). Asteroid Redirect Mission (ARM). 15th Meeting of the NASA Small Bodies Assessment Group.
  9. Brophy, J.; Friedman, L.; Strange, N.; Prince, T.; Landau, D.; Jones, T.; Schweickart, R.; Lewicki, C.; Elvis, M.; Manzella, D. (October 2, 2014). Synergies of Robotic Asteroid Redirection Technologies and Human Space Exploration. 65th International Astronautical Congress (IAC-2014), 29 September – 3 October 2014, Toronto, Canada. International Astronautical Federation. صفحات Art. No. IAC–14.A5.3. مؤرشف من الأصل في 08 ديسمبر 2019.
  10. Craig, D. Evolvable Mars Campaign. Jun 10 2015.
  11. Price, Humphrey W.; Woolley, Ryan; Strange, Nathan J.; Baker, John D. (2014). "Human Missions to Mars Orbit, Phobos, and Mars Surface Using 100-kWe-Class Solar Electric Propulsion". AIAA SPACE 2014 Conference and Exposition. doi:10.2514/6.2014-4436.  .
  12. Manzanek, D.; Reeves, D.; Hopkins, J.; Wade, D.; Tantardini M.; Shen, H. (April 13, 2015). "Enhanced Gravity Tractor Technique for Planetary Defense". IAA-PDC.
  13. NASA RFI: Spacecraft Bus Concepts to Support the ARM and In-Space Robotic Servicing- Section "Separable Spacecraft Architecture ARRM Concept".
  14. "ExTerra to Help Prove Humans are Smarter Than Dinosaurs"October 9, 2016.
  15. Elvis, M. (August 11, 2014). "ARM and the Mars Forward NASA". مؤرشف من الأصل في 19 مارس 2019.
  16. Gong, S.; Li, J. (September 1, 2015). "Asteroid Capture Using Lunar Flyby". Advances in Space Research. 56 (5): 848–858. Bibcode:2015AdSpR..56..848G. doi:10.1016/j.asr.2015.05.020.
  17. Englander, J.; Vavrina, M. Naasz, B. Merill, R. Qu, M. "Mars, Phobos, and Deimos Sample Return Enabled by ARRM Alternative Trade Study Spacecraft". AIAA 2014.
  18. Foust, Jeff (March 25, 2015). "NASA Selects Boulder Option for Asteroid Redirect Mission". SpaceNews27 مارس 2015.
  19. NASA YouTube video:ARM, 'Option B': Boulder collection from a large asteroid. نسخة محفوظة 28 ديسمبر 2016 على موقع واي باك مشين.
  20. Malik, Tariq (March 27, 2015). "Obama Seeks $17.7 Billion for NASA to Lasso Asteroid, Explore Space". Space.com. TechMediaNetwork. مؤرشف من الأصل في 12 أغسطس 201910 أبريل 2013.
  21. Bamsey, M. "Investigation of a Phobos Sample Return Mission". مؤرشف من الأصل في October 5, 201614 سبتمبر 2016.
  22. Hoffman, S. "A Phobos-Deimos Mission as an Element of the NASA Mars Design Reference Architecture 5.0". Second International Conference on the Exploration of Phobos and Deimos 2011.
  23. Strange, N.; Merrill, R.; et al. "Human Missions to Phobos and Deimos Using Combined Chemical and Solar Electric Propulsion". 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit.
  24. "Human Mars Plan: Phobos by 2033, Martian Surface by 2039?". مؤرشف من الأصل في 22 يونيو 201914 سبتمبر 2016.
  25. Duggan, Matthew (December 2015). "The Path to Mars" ( كتاب إلكتروني PDF ). مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 8 نوفمبر 201914 سبتمبر 2016.
  26. "Mars Base Camp". مؤرشف من الأصل في 14 مارس 201814 سبتمبر 2016.
  27. "Emerging Capabilities for the Next Mars Orbiter" ( كتاب إلكتروني PDF ). مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في October 5, 201614 سبتمبر 2016.
  28. "The New Orbit-first Consensus". مؤرشف من الأصل في 12 أبريل 201914 سبتمبر 2016.
  29. Lee, P.; Hoftun, C.; et al. (2012). "Phobos and Deimos: Robotic Exploration in Advance of Humans to Mars Orbit". Concepts and Approaches for Mars Exploration 2012. 1679: 4363. Bibcode:2012LPICo1679.4363L.
  30. Price, H.; Baker, J.; et al. "Human Missions to Mars Orbit, Phobos, and Mars Surface Using 100-kWe-Class Solar Electric Propulsion". AIAA Space 2014 Conference and Expo Proceedings.
  31. Percy, T.; McGuire, M.; et al. "Combining Solar Electric Propulsion and Chemical Propulsion for Crewed Missions to Mars". NTRS 20150006952.
  32. [21][22][23][24][25][26][27][28][29][30][31]
  33. "Hall Thruster Research: Propelling Deep Space Missions". SpaceRef. March 31, 201531 مارس 2015.

موسوعات ذات صلة :